[YTN 사이언스] 소금 활용해 친환경 발수코팅 기술 개발

[YTN 사이언스] 소금 활용해 친환경 발수코팅 기술 개발

[앵커]
비 오는 날 우산에서 비가 새거나 자동차 유리에 빗물이 흘러 번진다면 어떻게 될까요. 불편한 것은 물론이고 큰 사고까지도 초래할 수 있을 텐데요. 이를 막기 위해 물체가 물을 튕겨낼 수 있도록 하는 것을 발수코팅이라고 합니다.

국내 연구진이 소금을 활용한 친환경 발수코팅 기술을 개발했습니다. 보다 자세한 설명을 위해 연구를 진행한 포스텍 기계공학과 최동휘 박사 연결해보겠습니다. 안녕하세요?

이번 연구 결과 친환경 발수코팅 기술을 개발하셨다고 들었습니다. 어떤 내용인지 간단히 소개 부탁드립니다.

[인터뷰]
이번에 소개된 저희 연구에서는 우리 주변에 존재하는 소금과 물, 그리고 실리콘 계열의 고분자 물질만을 활용하여 쉽고 빠르게 물을 잘 밀어내는 초소수성 표면을 제작하는 기술에 대해 보고가 이루어졌습니다. 좀 더 자세히 설명 드리자면, 소금은 물에 잘 녹지 않습니까? 이러한 소금의 물에 대한 높은 용해성을 활용해서 실리콘 계열의 고분자 표면에 마이크로미터 크기의 미세구조를 쉽게 생성할 수 있습니다. 이렇게 생성된 미세구조가 존재하는 실리콘 표면이 초소수성, 즉 물을 매우 잘 밀어내는 성질을 지닌 표면이 될 수 있음을 보고한 연구 결과입니다.

[앵커]
방금 말씀하신 초소수성이란 무엇인가요?

[인터뷰]
방금 말 한대로, 초소수성 표면이란 말 그대로, 물과 매우 친하지 않은 표면을 말합니다. 물과 친하지 않다, 즉 표면이 물을 싫어하기 때문에 초소수성 표면은 자연스럽게 물을 밀어내게 되고, 결과적으로 물방울이 표면으로부터 매우 쉽게 굴러 떨어지게 되는 특징을 지니고 있습니다. 우리 주변에서 가장 쉽게 접해볼 수 있는 초소수성 표면에는 "연잎 표면"이 있는데요. 연못가에 존재하고 있는 연잎 표면에서 물방울이 아주 잘 떨어지는 모습은 아마 다들 한 번씩 관찰해보신 경험이 있을 것입니다. 이러한 초소수성 표면은 오염이나 산화, 서리 맺힘 등에 매우 강하다는 특성을 추가적으로 지니고 있기 때문에, 현재 많은 연구가 이루어지고 있고, 적용 분야가 다양하다는 장점을 지니고 있습니다.

[앵커]
이번 기술을 활용할 경우 어떻게 초소수성 표면을 만들게 되는 건가요?

[인터뷰]
초소수성 표면이 구현되기 위해서는 크게 두 가지 조건이 존재한다고 말씀드릴 수 있는데요. 첫째로, 표면을 구성하는 물질 자체가 화학적으로 매우 안정적이어서 낮은 표면에너지를 지니고 있어야 합니다. 두 번째로는 그 물질 표면에 마이크로미터 크기 이하의 매우 작은 미세구조가 존재해야 합니다. 이번 기술에서는 화학적으로 안정적인 실리콘 계열의 액상 고분자 물질을 먼저 시료 표면에 입힌 후에, 미세 소금 입자를 도포한 상태로 이를 단단하게 굳히게 됩니다.

그 후, 이를 수용액 환경에 노출시키게 되면, 물에 대한 용해성이 매우 높은 소금 입자만이 물에 선택적으로 녹으면서 소금 입자가 존재했던 위치에 미세구조가 형성되게 됩니다. 이와 같은 원리를 활용하면, 앞서 말씀드린 초소수성 표면 구현을 위한 두 가지 조건을 동시에 만족시킬 수 있게 되고, 결과적으로 초소수성 특성을 지닌 표면을 매우 쉽게 제작할 수 있게 되는 것입니다.

[앵커]
소금을 활용하셨다고 말씀해주셨는데요. 특히나 소금에 주목한 이유는 무엇인가요?

[인터뷰]
저희가 사용한 입자는 소금에만 한정되지는 않습니다. 앞서 말씀드렸듯이, 입자가 물에 잘 녹는 성질, 즉 물에 대한 높은 용해성을 지닌 입자라면, 어떤 입자를 활용하더라도 초소수성 표면을 구현할 수가 있는데요. 실제로 이처럼 높은 용해성을 지닌 입자를 선택적으로 녹여내서 구멍이 많은 다공성의 특징을 가진 제품을 생산하는 방법에 대한 보고는 이미 이전에 이루어진 바가 많이 있습니다. 하지만 이를 초소수성 표면 제작에 응용하고자 시도했던 연구는 없었기 때문에 저희는 우리 주변에서 쉽게 접할 수 있는 소금을 활용하여, 이를 표면 제작기술에 응용해보면 어떨까 하는 아이디어에서 출발하여 연구를 진행하게 되었습니다.

[앵커]
소금은 물과 만날 경우 녹지 않습니까. 언젠가 소금 성분이 용해되어 코팅 지속력이 저하될 위험성은 없을까요?

[인터뷰]
본 기술에서 앞서서 말씀드렸듯이 초소수성 표면을 구현하기 위해서 소금 입자를 활용한 것은 맞지만 제작된 표면이 소금 입자를 포함하고 있지는 않습니다. 왜냐하면, 제작 과정에서 이미 소금이 물에 다 녹아서 없어진 상태이기 때문입니다. 그래서 질문하신 부분은 표면의 내구성에 크게 영향을 미치지는 못합니다. 추가적으로 말하자면 현재 제작된 표면에 내구성 및 특성 파악과 관련된 부분은 논문을 게재하는 과정에서 어느 정도는 검증이 이루어졌다고 말할 수 있습니다.

[앵커]
기존의 초소수성 표면을 제작하는 방법은 어땠으며 어떤 차이점이 있었나요?

[인터뷰]
기존에 초소수성 표면을 구현하는 방식은 정말 다양하게 많이 존재하지만, 표면을 화학적으로 깎아내고 처리하는 방식을 주로 사용하였는데요. 제작된 표면의 품질이 매우 뛰어나고 안정적이라는 점이 장점이지만, 화학적 처리를 필요로 하다 보니 시간이 오래 걸리고, 공정이 다소 복잡하거나 비싸고 유해한 물질을 사용하는 점 등이 문제가 되어오고 있습니다.

저희 기술을 활용하여 초소수성 표면을 제작하였을 때는, 물론 표면의 품질적인 측면에서는 아직 개선해야 할 사항들이 많지만, 제작과정이 매우 단순하고 쉬울 뿐만 아니라, 고가의 장비나 화학약품을 따로 필요로 하지 않고, 우리 주변에서 쉽게 접할 수 있는 소금과 물을 활용하여 초소수성 표면을 제작할 수 있다는 장점을 지니고 있다고 말씀드릴 수 있습니다.

[앵커]
특히 이번 연구에서 눈에 띄는 점이, 포스텍 학생이 직접 공동 저자로 참여했다고요?

[인터뷰]
이번 연구는 학부생이 주도적으로 연구를 수행했다는 점이 특별한 점이라 생각합니다. 포항공과대학교 기계공학과 김동성 교수님 연구실에 학부생연구참여프로그램의 일환으로 연구에 참여했던 유재원 학생이, 김 교수님의 지도 아래 주도적으로 연구를 수행하고, 그 결과를 공동 제1 저자의 역할로써 SCI급 국제저널에 투고하였다는 점이 본 연구의 특별한 점이라 생각합니다.

[앵커]
주로 이 발수코팅 기술은 어디에 활용되어 왔나요? 이번 연구 결과가 실제 산업 분야 혹은 실생활에 활용되는 것은 언제쯤일까요?

[인터뷰]
최근 초소수성 표면 제작 기술을 우리 실생활에 다양하게 적용하고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 예를 들어, 초소수성 표면이 갖는 오염방지 능력 및 산화 방지 능력 등은 건물의 외벽이나, 선박의 선체, 옷감, 신발 등 다양한 적용분야를 가능케 만들어주고 있습니다. 이번 저희 연구 결과는 새로운 제작 기술을 개발하는 데에 초점이 맞추어져 있기 때문에, 기초연구에 가깝다고 볼 수 있습니다. 그렇기 때문에, 산업 분야 혹은 실생활에 활용될 수 있을 시기에 대해서는, 제작된 표면의 내구성 향상, 기계적 특성 정밀 파악 등이 이루어진 후에 언급이 가능할 것으로 생각됩니다.

[앵커]
향후 연구 계획이 궁금합니다.

[인터뷰]
초소수성 표면 제작 관련한 기초 연구가 성공적으로 이루어졌기 때문에, 앞으로는 이를 실생활에 적용시키기 위한 쪽으로 추가 연구를 진행할 계획입니다. 앞서 말씀드렸듯이, 제작된 표면의 내구성, 내마모성 등의 기계적 특성을 파악하고, 향상시키는 연구를 수행하여 이번 연구 결과를 실제 산업 등에 활용할 수 있는 시기를 앞당길 수 있는 연구를 수행하고자 합니다.

[앵커]
학부생이 주도적으로 참여한 소금을 이용한 친환경 발수코팅 기법에 대해서 지금까지 포스텍 기계공학과 최동휘 박사였습니다. 오늘 말씀 감사합니다.